干货:如何增加PCR特异性?
时间:2024-09-09 阅读:383
① 典型的引物18到24个核苷长。引物需要足够长,保证序列独-特性,并降低序列存在于非目的序列位点的可能性。但是长度大于24核苷的引物并不意味着更高的特异性。较长的序列可能会与错误配对序列杂交,降低了特异性,而且比短序列杂交慢,从而降低了产量。
② 选择GC含量为40%到60%或GC含量映像模板GC含量的引物。
③ 设计5'端和中间区为G或C的引物。这会增加引物的稳定性和引物同目的序列杂交的稳定性。
④ 避免引物对3'末端存在互补序列,这会形成引物二聚体,抑制扩增。
⑤ 避免3'末端富含GC。设计引物时保证在最后5个核苷中含有3个A或T。
⑥ 避免3'末端的错误配对。3'端核苷需要同模板退火以供聚合酶催化延伸。
⑦ 避免存在可能会产生内部二级结构的序列,这会破坏引物退火稳定性。
目的序列上并不存在的附加序列,如限制位点和启动子序列,可以加入到引物5'端而不影响特异性。当计算引物Tm值时并不包括这些序列,但是应该对其进行互补性和内部二级结构的检测。
有时候,对于引物设计仅了解有限的序列信息。比如,如果仅知道氨基酸序列,可以设计兼并引物。兼并引物是指代表编码单个氨基酸所有不同碱基可能性的不同序列的混合物。为了增加特异性,可以参考密码子使用表,根据不同生物的碱基使用偏好,减少兼并性。次黄嘌呤可以同所有的碱基配对,降低引物的退火温度。不要在引物的3'端使用兼并碱基,因为3'端最后3个碱基的退火足以在错误位点起始PCR。使用较高的引物浓度(1μM到3μM),因为许多兼并混合物中的引物不是特异性针对目的模板。
设定Tm有几种公式。高盐溶液中的杂交,适用于小于18碱基的引物。根据GC含量估算Tm。确定引物Tm最可信的方法是近邻分析法。这种方法从序列一级结构和相邻碱基的特性预测引物的杂交稳定性。大部分计算机程序使用近邻分析法。
根据所使用的公式及引物序列的不同,Tm会差异很大。因为大部分公式提供一个估算的Tm值,所有退火温度只是一个起始点。可以通过分析几个逐步提高退火温度的反应以提高特异性。开始低于估算的Tm5℃,以2℃为增量,逐步提高退火温度。较高的退火温度会减少引物二聚体和非特异性产物的形成。为获得最佳结果,两个引物应具有近似的Tm值。引物对的Tm差异如果超过5℃,就会引物在循环中使用较低的退火温度而表现出明显的错误起始。如果两个引物Tm不同,将退火温度设定为比较低的Tm低5℃。或者为了提高特异性,可以在根据较高Tm设计的退火温度先进行5个循环,然后在根据较低Tm设计的退火温度进行剩余的循环。这使得在较为严紧的条件下可以获得目的模板的部分拷贝。
引物产量受合成化学的效率及纯化方法的影响。定制引物以干粉形式运输。最好在TE重溶引物,使其最终浓度为100μM。TE比去离子水好,因为水的pH经常偏酸,会引起寡核苷的水解。
引物的稳定性依赖于储存条件。应将干粉和溶解的引物储存在-20℃。以大于10μM浓度溶于TE的引物在-20℃可以稳定保存6个月,但在室温(15℃到30℃)仅能保存不到1周。干粉引物可以在-20℃保存至少1年,在室温(15℃到30℃)最多可以保存2个月。
限制Taq DNA聚合酶活性的常用方法是在冰上配制PCR反应液,并将其置于预热的PCR仪。这种方法简单便宜,但并不能完成抑制酶的活性,因此并不能完-全消除非特异性产物的扩增。
热启动通过抑制一种基本成分延迟DNA合成,直到PCR仪达到变性温度。包括延缓加入Taq DNA聚合酶在内的大部分手工热启动方法十分烦琐,尤其是对高通量应用。其他的热启动方法使用蜡防护层将一种基本成分,入镁离子或酶,包裹起来,或者将反应成分,如模板和缓冲液,物理地隔离开。在热循环时,因蜡熔化而把各种成分释放出来并混合在一起。象手动热启动方法一样,蜡防护层法比较烦琐,易于污染,不适用于于高通量应用。
Platinum DNA聚合酶对于自动热启动PCR来说方便高效。Platinum Taq DNA聚合酶的成分为复合有抗Taq DNA聚合酶单克隆抗体的重组Taq DNA聚合酶。抗体在PCR配制,以至于在室温的延时保温过程中抑制酶的活性。Taq DNA聚合酶在变性步骤的94℃保温过程中被释放到反应中,恢复了完-全的聚合酶活性。同经化学修饰用于热启动的Taq DNA聚合酶相比,Platinum酶不需要在94℃延时保温(10到15分钟)以激活聚合酶。使用PlatinumTaq DNA聚合酶,在94℃进行2分钟就可以恢复90%的Taq DNA聚合酶活性。
琼脂糖凝胶浓度 | DNA分离范围 |
0.3% | 5000-60000 |
0.5% | 1000-30000 |
0.7% | 800-12000 |
1.0% | 500-10000 |
1.2% | 400-7000 |
1.5% | 200-3000 |
2.0% | 50-2000 |